幾年前，M2M通信還是個需要複雜組網技術的昂貴的小利基應用。但隨著技術的發展及靈活的雲服務能力，通過使用無線模塊使得基礎設施和產品兩者都能以極具成本效益的方式向M2M提供大量信息成為可能。

這些器件相互連接的越緊密，對技術靈活性的要求就更高。這是能量收集無線技術越來越多地被M2M設備、產品和樓宇自動化係統采用的一個主要原因。

當今，M2M被認為是一個麵向未來、被寄予很高期望的增長市場。對該市場的增長預期是：連接到互聯網的M2M設備，將從2017年的超過3億台飆升到2020年的500億台。部署這些數以百萬計的分布式設備帶來挑戰：如何給其供電？它們間如何通信？一個解決辦法是能量收集無線技術。

無線傳感器和中繼接收器支持智能節點的簡易部署，但無線設備需要電能——過去，這意味著需要排布很多電線或安裝及更換電池。由能量采集供電的設備不需維護、去掉了電池或其它外部能量源，從而為能夠簡單地安裝數百萬互連和聯網的設備鋪平了道路。

取自周圍環境的能量

基於能量采集原理，無線模塊從周圍環境獲取能量，因此，其工作不需要電池。在能量采集過程中，電能/動能換能器利用機械運動收集能量或利用小型的光伏電池組件采集光發出的能量。整合熱/電轉換器和DC/DC轉換器的能量采集技術可將熱能轉換為電能。采集的這些少量電能足以發送無線信號。增加電容可以確保在采集的電能很少或沒采集到的時段仍有充足電能存儲來滿足這些時段的要求。

為獲得最佳的射頻（RF）效率，其使用的無線協議已標準化為ISO/IEC 14543-3-10，它使用1GHz以下頻帶。這使其免受其它射頻發射器的幹擾，同時還具有快速的係統響應並規避了數據衝突。此外，在相同能量預算下，1GHz以下頻帶的傳送距離是2.4GHz頻段的兩倍，且在建築物內具有更好的穿透性。

參考來看，在2.4GHz係統上複製能量收集無線係統來覆蓋同一區域，所需的接收節點數是1GHz以下頻帶的四倍。例如，與1GHz以下方案比，2.4GHz係統增加了成本。射頻可靠性是有保證的，因為無線信號的持續時間隻有0.7毫秒，而且出於冗餘考慮，它是多次發送的。在開放空間，能量收集無線傳感器的傳輸範圍約300米；在建築物內，可達30米。

樓宇自動化可視為M2M的一種典型應用

樓宇自動化可視為M2M的一種典型應用

在諸如無線傳感器網絡等低功耗電子係統中，作為取代電池的一種技術，能源收集設備擁有吸引力，因為電池供電的係統涉及采購、安裝和更換電池等耗時的工作。眼下，能量收集無線技術非常完善，能夠為樓宇自動化領域提供M2M解決方案，將光控製、HVAC和建築領域的其它技術帶入智能家居、智能計量和能源管理係統中。

無線和無電池技術幾乎不用改動現有係統就能顯著簡化建築物的能源監控和控製。無線設備的安裝方式很靈活，所以，單個組件、牆壁開關、傳感器和中繼接收器可以方便地聯網以形成一個智能係統，而且無需複雜的布線安裝。此外，它還去掉了電池，就沒有了需要定期(可短到一年一次)更換電池的負擔。

HVAC控製就是這種靈活的自動化係統的一個例證。在此，恒溫器、VAV(變風量)或風機盤管控製器接收來自於相應無電池傳感器的占用、溫度、濕度、窗戶位置或CO2等信息，並控製散熱器內的閥門執行器的開/關、或VAV係統的節氣閥。同時，控製器將狀態信息發送到中央樓宇自動化係統，並從BAS係統接收控製消息。這使得從遠離建築物本身的中央位置對其進行監控成為可能，同時能完成整個建設物範圍的控製；例如，放假時相關係統的關閉。

借力能量收集技術的進步，產品方麵也取得巨大進展：例如，Kieback&Peter生產的革命性的自供電散熱器閥門，利用熱水和周圍空氣的溫差來產生電能。該電能既用在與控製器或BAS係統的通信供電，又用於開/閉閥門本身。無需電纜或電池，這些無線設備特別易於安裝，且不用維護。

在深入優化的係統中，諸如鍋爐或空氣處理單元等中央設備被集成到這種無線通信係統，進而可以支持根據需要對HVAC進行的調節，這可以通過使用台式電腦、平板電腦或智能手機通過互聯網控製，這使得這些調節變得可見和可控。

安全監控，規避了電池故障

水檢測器等報警係統是第二個應用領域，憑借其特殊性能，電池無線技術正在進入報警監控領域。報警應用，對可靠性的要求比照明控製苛刻得多。被檢測係統的失職不僅意味著故障，還可能引發依賴該係統的其它係統更嚴重後果。事實是，電池故障導致的問題比電子部分引發的問題多，尤其是在大型係統中。能量收集則克服了這個問題。

來自各處，同入雲“端”

通過網關，基於標準的能量采集技術還可與以太網、WiFi、GSM/UMTS/CDMA及其它網絡相互通信，以整合進雲服務。這裏，由無電池無線傳感器收集的所有數據被加密並通過互聯網發送至雲端。數據包由帶128位密鑰的AES算法加密。

此外，每條信息帶有自己的滾動碼。基於滾動碼和AES加密的數據包，生成一個不停變化的認證碼，然後由接收係統進行驗證。采用相同驗證機製的還包括通過無線鑰匙開/關車門。若有更高的數據安全要求，也可集成專用加密機製。

通過TCP/IP連接控製和可視化軟件的網關，可用於控製所有中繼接收器和傳感器，並提供雙向能源管理。因此，後勤經理、業主和企業可在任何時候、任何地方通過雲端監視庫存、設備、資產和能源等重要信息。與建築物相關的關鍵數據會被自動推送到雲服務，這能將所有者和管理者從極具挑戰性的協調和代價不菲的現場服務中解放出來。

這種基於雲計算的方案的主要優點之一是：到手的管理係統是由製造商完全預先定製的；正在進行的設備調試是非常嫻熟地從客戶角度進行的，並從雲端發出。用戶享有不受限製地從台式機或智能手機用自己的IP地址遠程訪問其專用虛擬服務器的能力。

能量收集的大好前景

當今，對超低功耗無線應用的需求以及在建立通信標準方麵的進步，給M2M供應商提供了新的機遇來創新和開發其產品和設備。已被接受的國際標準正在加速能量優化無線傳感器和無線傳感器網絡的開發和實施，兩者都與M2M的環境相關。

除了已經打入家庭和建築領域，在智能家居、智能電表和智能電網領域及工業、物流和運輸方麵的應用，似乎也成為了一種水到渠成的過程。

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